Предлагается способ очистки целлюлозной изоляции силового масляного трансформатора от механических примесей. Разработана схема очистки масла и целлюлозной изоляции трансформатора с использованием регенерируемого керамического фильтра.
Ключевые слова: силовой масляный трансформатор, очистка, трансформаторное масло, целлюлозная изоляция, керамический фильтр.
Анализ отказов силовых масляных трансформаторов за длительный период показывает, что среди причин повреждений — увлажнение, загрязнение трансформаторного масла и целлюлозной изоляции, в том числе продуктами старения [1–3]. Основным фактором, определяющим реальный срок службы силовых трансформаторов, является целлюлозная изоляция, состояние которой существенно зависит от качества залитого эксплуатационного трансформаторного масла и процессов, протекающих в нем [4–5].
Регенерация отработанного трансформаторного масла — один из наиболее эффективных способов организации его повторного использования. Поэтому широкое развитие и внедрение эффективных технологий регенерации отработанного трансформаторного масла является важным элементом программы ресурсосбережения и повышения энергоэффективности предприятий топливно-энергетического комплекса. Технология предполагает слив отработанного масла и отправку его на регенерацию или утилизацию. В бак трансформатора заливается свежее заводское или регенерированное масло. Как правило, после заливки регенерированного или свежего масла в силовой трансформатор класс чистоты масла резко ухудшается на 1–2 класса. Например, масло 9 класса чистоты приобретает 11 класс чистоты. Это связано с попаданием в масло различных загрязнений, переходящих от целлюлозной изоляции [6].
В настоящее время начинает преобладать новый подход к продлению срока службы трансформаторов, который помимо регенерации масла включает циркуляцию чистого масла с непрерывной его регенерацией. Циркуляция чистого масла обеспечивает очистку целлюлозной изоляции и продлевает рабочий ресурс трансформатора. По данным ООО «ТРИДЭКС ЦЕНТР», однократная обработка трансформатора, отработавшего гарантированный срок эксплуатации (25 лет), замедляет деструкцию целлюлозы до скорости естественного старения и продлевает срок жизни целлюлозы и трансформатора в целом ориентировочно на 3–5 лет. Учитывая общий срок службы трансформаторов это даёт экономический эффект от 10 до 15 % стоимости нового трансформатора [7]. После 20 лет эксплуатации трансформатора старение целлюлозной изоляции резко ускоряется под воздействием различных факторов и требует пристального внимания.
В процессе длительной эксплуатации силовых масляных трансформаторов в целлюлозную изоляцию приляпается загрязнении, так называемые «механические примеси». Они являются нерастворенными веществами, содержащиеся в масле в виде осадка или во взвешенном состоянии. Это — волокна, пыль, частицы металла и другие виды примесей.
Механические примеси, оказывая существенное воздействие на эксплуатационные характеристики (особенно на электрическую прочность и цвет) трансформаторного масла, определяют его качество. Они могут появиться при эксплуатации трансформаторного масла в результате растворения красок, лаков и изоляции. Механические примеси оказывают неблагоприятное влияние на работу силовых трансформаторов. Они могут вызвать перекрытие между изолированными друг от друга элементами, а также понизить электрическую прочность масла и загрязнять целлюлозную изоляцию. В связи с этим своевременная очистка целлюлозной изоляции силового масляного трансформатора от механических примесей является актуальной задачей энергетики.
Для очистки целлюлозной изоляции силового масляного трансформатора от механических примесей был разработан керамический фильтр [8]. При разработке керамического фильтра была использована хорошо зарекомендовавшая себя патронная конструкция. Она позволяет производить подготовку и формирование фильтра вне аппарата, быстро и оперативно производить его замену и подбором соответствующего количества керамических элементов получать фильтры требуемой производительности.
На рисунке 1 приведена схема очистки целлюлозной изоляции силового трансформатора с использованием керамического фильтра. Установка работает следующим образом. Все вентили (5–8) закрыты. Открывается вентиль 5 и отработанное масло из трансформатора 1 перекачивается циркуляционным насосом 2 и при открытии вентилей 6 и 7 попадает в керамический фильтр 3, где очищается от механических примесей. Потом очищенное масло подается в расширительный бак трансформатора 4. Далее масло направляется на второй цикл очистки. Многократная циркуляция масла позволяет добиться необходимого уровня очистки. По необходимости приоткрывается вентиль 8 для выхода воздуха на внешнюю среду и ускорения процесса циркуляции масла.
В данной схеме используется регенеруемый керамический фильтр [9], позволяющий провести очистку целлюлозной изоляции силового масляного трансформатора от механических примесей до 1 мкм. Регенерация керамического фильтра проводится путем подачи сжатого воздуха с давлением до 5 атм. сверху вниз во внутреннюю полость фильтрующего элемента.
Рис.1. Схема очистки масла и целлюлозной изоляции трансформатора: 1 — силовой трансформатор; 2 — циркуляционный маслонасос; 3 — керамический фильтр; 4 — расширительный бак трансформатора; 5, 6, 7, 8 — запорные вентили;9 — соединительные трубопроводы.
Очищенное масло возвращается в бак силового трансформатора, обеспечивая непрерывную промывку целлюлозной изоляции, которая восстанавливает свои электрофизические свойства. Создание циркулирующего потока масла через бак силового трансформатора, из которого непрерывно выводятся различные загрязнения, позволит на определённом этапе осуществить комплексное восстановление жидкой и целлюлозной изоляции трансформатора.
Выводы:
- Предложенный способ очистки целлюлозной изоляции силового масляного трансформатора с использованием керамического фильтра от механических примесей может применяться в энергетике в качестве новой технологии.
- Своевременная очистка целлюлозной изоляции силового трансформатора повышает надежность эксплуатации электрооборудования, и в свою очередь, работу электростанции и электрических сетей.
Литература:
- Петухов Р. А., Пилюгин Г. А. Эффективная программа диагностических испытаний силовых трансформаторов при проведении экспертизы промышленной безопасности объектов энергетики. Сборник трудов XIX международной научно-практической конференции молодых ученых «Современные техника и технологии». –г.Томск. 2013 г. № 3. С.156–157.
- Васин В. П., Долин А. П. Ресурс изоляции силовых масланаполненных трансформаторов // ЭЛЕКТРО. Электротехника. Электроэнергетика. Электротехническая промышленность. 2008 г. № 3. С.12–17.
- Бондаренко В. Е., Аулова Н. В. Анализ традиционной системы оценки состояния трансформаторных масел в баках трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 330 кВ. Вестник «ХПИ». 2010 г. № 45. С.38–47.
- Высогорец С. П., Васильев А. П. Оценка качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35–110 кВ. Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2003 г. № 1. С. 84–92.
- Черкашина В. В. Анализ эффективности методов оценки механической прочности целлюлозной изоляции высоковольтных трансформаторов. Интегрированные технологии и энергосбережение. 2006 г. № 4. С.32–36.
- Кан В. В. Юсупов Д. Т. Очистка масляных трансформаторов с использованием мобильных установок на базе керамических мембран// Узбекский журнал Проблемы информатики и энергетики. 2014г. № 6. С.85–89.
- ООО «ТРИДЭКС ЦЕНТР» — http://www.tridexcenter.com
- Салихов Т. П., Кан В. В., Юсупов Д. Т. Применение керамического фильтра для циркуляционной очистки масла и целлюлозной изоляции силового трансформатора // Промышленная энергетика. 2017г. № 8. С.52–57.
- Юсупов Д. Т. Преимущества применения керамических мембранных фильтров для очистки отработанных трансформаторных масел от механических примесей // Энергетика и ТЭК. 2018г. № 4. С.23–24.
